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2017第十届“认证杯”数学中国数学建模网络挑战赛第一阶段赛题发布:无体力赛题下载地址:www.tzmcm.cn
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; r8 h, `+ j6 q0 b( E$ c$ @A题 安全的后视镜* P* M: a- D% Q2 q; T) h
汽车后视镜的视野对行车安全非常重要. 一般来说, 汽车的后视镜需要有. `6 D2 @5 c3 G$ h. F
良好的视野范围, 以便驾驶员能够全面地了解车后方的道路情况. 同时, 后视
2 ?0 z g1 x/ B% @' O. T镜也要使图像的畸变尽可能小, 以使驾驶员能够准确地判断距离.
# G6 D5 |' R2 ?如果汽车的后视镜使用平面镜, 图像没有畸变, 对距离的判断十分准确.
9 Z$ F" U% W7 N* k: w _但是当镜面大小受限时, 视野相对较小. 如果使用凸面镜, 可以以较小的镜面
' X* {7 L- Q+ M! r7 J$ U+ [获得更加宽广的视野, 但是图像存在畸变, 很难准确判断镜中物体与自己的
& U# Z, f* _0 o' V- B4 e: K* }距离. 有的镜面是由平面镜和凸面镜拼合在一起组成, 意图兼顾两者的优点.
- j8 n) `2 Z; B3 z8 i但事实上, 驾驶员在观察后视镜时, 两者很难同时看清. 较受欢迎的做法是构
% T. B% H4 q+ Y3 m1 O p8 Q% g: k造一个变曲率的后视镜, 使后视镜可以兼顾两者的优点, 也降低了观察和距
2 U& f( S$ b3 B! |1 x* |离判断上的难度. 目前市场上有售不同设计的变曲率后视镜. 最常见的是一! d8 W# s* \. G4 l0 @& g
种双曲率后视镜, 内侧接近平面镜, 外侧则是一个凸面镜, 在它们之间进行了
4 t$ ^. h+ A( }" r3 l' @1 D3 h/ d. M平滑的过渡. 图 1 是两个例子, 为了便于驾驶员对距离进行判断, 镜中由虚线9 x0 q5 ^, u- i
或细实线示意了不同曲率的镜面间的分界线. 它们的具体设计有所区别, 性7 d+ z2 g& O( y* d* r9 b T( N
能也会有所不同.. g- V, h8 g) u* L$ E2 b% y8 H; \+ x$ y
第一阶段问题: 对典型的小型家用轿车而言, 共有三面后视镜, 左右车门的
: ^( {1 _: b& u. D外侧各装一面外后视镜, 车内正中还有一面内后视镜. 假设两面外后视镜都
; Y0 i% D3 G$ T ^3 o, w# |: j设计成如图 1 所示的双曲率后视镜, 请你建立相应的数学模型, 对外后视镜+ c, _ o$ v" Y& s2 u4 Q' R! o( J, X
给出优化的设计方案, 包括镜面的曲面外形以及分界示意线的位置. 并以一
2 A# {5 W2 [3 K- Q, ~# A1 w种现有的轿车为例 (可自选), 给出具体的计算结果, 镜面的轮廓可以沿用现有8 G* A8 U; _ L) x0 K
的设计. 由于我们只做理论上的研究, 所以在设计时暂不需要考虑和遵循相$ m& D; O/ ^% w Y( r% R# p
应的国家标准.
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, \5 [5 K9 ]* |; j: D9 _- `图 1: 变曲率后视镜的例子
) @" A( H6 \5 \8 Y, [1 r3 _3 G ]4 D; f. p1 J% i( O/ o G/ D
' G$ V( H% @ q9 I, G/ Y: W) D y. F5 Y
B题 岁月的印记
! S( i" j# J. p3 [对同一个人来说, 如果没有过改变面容的疾病、面部外伤或外科手术等经
% y, W( y, v9 p- l4 w历, 年轻和年老时的面容总有很大的相似性. 人们在生活中也往往能够分辨9 B- S) n0 G. }& e1 P: K
出来两张不同年龄段的照片是不是同一个人. 当然, 年龄段相差越大, 识别起; w: x) R- u- m( ]' l
来也就越困难.
& E' l4 P* u% c! p; e, q第一阶段问题: 请你建立合理的数学模型, 当我们给出两张不同年龄段的面
) @3 b* p: V4 ]% S X% ^* X( A部照片时, 可以通过算法来自动识别是不是同一个人. 为简单起见, 我们可以
# ~9 x8 T; F% ]2 l6 n假设两张照片都是标准位置和标准光线下拍摄的, 例如都是一寸证件照.
L9 S9 X: y* f$ P2 Q0 Z' Y' o; k/ a+ d( p( H
M! y/ X3 ^0 o: t0 z5 b, J' ?8 @C题 移动端考研产品的春天真的到来了吗?
. e; I5 ]( s2 z8 s( I) ^4 I2017 年的全国硕士研究生招生考试共有 201 万人报名参加,比去年增加
& a# H- I( [3 q8 k/ Y了 24 万名考生,增加 13.56%。看起来新一轮的考研热潮即将到来,而考研教* O7 ]2 x: [9 v, y
学和培训的市场也发生了巨大的变化。移动互联网时代的到来,使得许多考0 C4 n, c* }5 F" _7 d' h: f, X; r
研教学活动转移到了手机等移动互联网平台。现在的线上学习市场中,纷纷; l3 m% d6 G/ Y( q
涌现了依托于移动互联网的产品,如教学 app,手机题库,单词本,错题本或
# L$ x$ m! ?( A) q9 N4 Q( p依托于现有移动端视频平台的直播课程等。移动端产品的使用人数较 PC 端
8 o& b% n1 _5 H! A& n+ {3 L更高,使用时长更长。国内某知名考研网站为了深入了解移动端考研产品的
( C! r) U9 \* f/ P6 U4 x' O市场占有率和发展趋势,开展了网上问卷调查,问卷格式如附件 1 所示。共收; ^5 [/ R, l' C1 i
集有效问卷 38182 份,我们从中随机抽取出 10000 份样本形成了附件 2。请
/ {( W, c, j9 }- U) i$ v3 k你建立合理的数学模型解决如下问题。
c/ o. D$ I7 [$ G# p第一阶段问题:
4 c5 T: ~% f; l. y" u5 z. A5 d1. 请依据附件 2 中的数据进行数据挖掘,找出影响移动端考研产品发展! ]- B) F. P3 V+ n. C2 S( \
的主要因素。
6 F% J r1 g- x" q2. 请估计移动端考研产品的合理价格区间,预测移动端考研产品的潜在- C: H7 I* O( G' ^* I* b; t, \
市场占有率。
4 Q3 [: E: T9 v! z5 k. v3. 请选择一个高校相对较多的城市作为研究对象,充分考虑经济、社会
5 B& o, _# e d4 G, E* M情况和考研教育的特点,评价移动端考研产品投放的可行性。
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5 y, s+ q" {2 K, s* d( BD题 教室的合理设计! ]! D& K: C# t2 i3 l/ s& d
(本题仅限中学组和专科组选用)
, Q; B' _2 h$ t5 F/ c某培训机构租用了一块如图一所示的场地,由于该机构开设了多种门类
4 G7 W! b. O0 s1 @# k的课程,所以需要将这块场地通过加入一些隔墙来分割为多个独立的教室和8 V9 |# b% B$ \! @* L
活动区。请你建立有效的数学模型,为该机构完成合理的教室设计。对设计+ Q# P: g, C% ~2 x! w! u$ Y6 F% L
分别提出了三项要求,分列在下面的问题中。
! d5 w5 P- i8 {' z2 B1 W! u, j: D第一阶段问题:5 w2 l" } A( x8 O
1. 需要分割出 4 个能容纳至少 30 个座位的教室,2 个能容纳至少 4 个
+ B3 Z9 Z" ~) V$ ^* k( O- C6 V s座位的接待室,不少于 10 平方米的储物空间,不少于 10 平方米的休息区,不
0 U! L& a5 v& i: P& k5 m. S少于 5 平方米的前台接待区。教室之间,教室与接待室之间的出入不能相互
2 G. G% C4 R: d* C4 H" X+ R影响。假定每个座位占用的空间为 0.8 平方米,每个教室的第一排和黑板之
* w' D1 ~$ d+ L/ Y3 W1 l4 ~间的距离不能小于 1.5 米。门的开关需要占用 0.6 平方米。为了简单起见,在# O$ F+ _" R7 s8 H/ B
设计中可以忽略墙占用的面积。) p, O4 k8 ^. }% B- u8 S ~6 m% N5 d
2. 在要求 1 的基础之上,考虑让教室能容纳的座位数尽可能的多。
" C* a7 D$ w9 B: r( Z0 m3. 在要求 1 的基础之上,考虑分割出尽可能多的能容纳 30 个座位的教) X5 o. ]- F% R2 ~
室。
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